Orientador: Lucia Galvão de Albuquerque / Coorientador: Daniele Fernanda Jovino Gimenez / Banca: Maurício de Alvarenga Mudadu / Banca: Luciana Correia de Almeida Regitano / Banca: Henrique Nunes de Oliveira / Banca: Rogério Abdallah Curi / Resumo: Mais de 80% da carne bovina brasileira é proveniente de animais de origem zebuína. Este produto é considerado de baixa maciez e reduzido teor de gordura entremeada quando comparado à carne de animais de raças taurinas. Investir na melhoria das características organolépticas como marmoreio e maciez da carne torna-se importante do ponto de vista econômico, pois tratam-se de atributos muito apreciados pelo consumidor. A maciez pode ser medida por meio de análises sensoriais, índice de fragmentação miofibrilar ou força de cisalhamento. Nesse último, um aparelho é utilizado para medir a força necessária para o cisalhamento de uma seção transversal de carne e, quanto maior a força dispensada, menor é a maciez apresentada pelo corte de carne. Outra característica relacionada à qualidade da carne é o marmoreio, que pode ser analisada por meio de escala de graduação visual denominada Quality Grade. No entanto, estas metodologias só podem ser utilizadas após o abate do animal. As técnicas de análise do transcriptoma, como o RNA-Seq, permitem a identificação de genes cuja expressão está relacionada com o controle de características quantitativas e podem ser alternativas na busca pelo melhoramento destes atributos. Com isso, o objetivo deste trabalho foi identificar genes diferencialmente expressos utilizando a técnica RNA-Seq, em tecido muscular de bovinos da raça Nelore, visando contribuir para o conhecimento dos fatores genéticos que estão relacionados com a qualidade da carne. Para i... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: More than 80% of Brazilian beef comes from zebu animals. The Zebu meat show reduced marbling and is considered harder when compared to Taurine meat. The improvement of the organoleptic traits like marbling and meat tenderness is important from an economic point of view, because these attributes are highly appreciated by the consumer. The meat tenderness can be measured by sensory analysis, myofibril fragmentation index or by shear force. This method use an apparatus which measure the force required to shear a cross section of meat. The higher the strength dispensed, lower is the tenderness showed by the cut of meat. Another trait related to meat quality is marbling, which can be analyzed by Quality Grade visual graduation scale. However, these methods can only be performed after the animal was killed. The transcriptome analysis techniques, as RNA-Seq, are able to identify genes whose expression are related to quantitative traits control and can be used as alternative to help the improvement of these traits. Thus, the aim of this study was to identify differentially expressed genes using RNA-Seq, in Nelore cattle muscular tissue, to contribute to the knowledge of the genetic factors that are related to meat quality. We sequenced the mRNA of 40 samples divergently ranked to meat tenderness (20 with hard meat and 20 with tender meat) and sequenced the mRNA of 40 samples divergently ranked to marbling (20 with high and 20 with low marbling). These samples were chosen based on she... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Diogo Teruo Hashimoto / Banca: Fabio Porto Foresti / Banca: Rafael Vilhena Reis Neto / Resumo: O Tambaqui (Colossoma macropomum), natural das bacias do rio Amazonas e do rio Orinoco, possui características favoráveis ao sistema de cultivo e boa aceitação de mercado. Contudo, há poucos estudos genéticos realizados com esta espécie, especialmente de melhoramento genético. Para a construção de um mapa genético desta espécie, é necessário o desenvolvimento de um elevado número de marcadores moleculares. Desta forma, este estudo teve como objetivo caracterizar microssatélites gene-associados e neutros (não gênicos), obtidos por Next Generation Sequencing (RNA-seq e Whole Genome Shotgun - WGS, respectivamente), para serem disponibilizados em estudos de associação com QTLs (Quantitative Trait Loci) e construção de um mapa genético. De modo geral, a avaliação de 200 marcadores (100 de cada conjunto) resultou em 45 loci polimórficos. Do conjunto de marcadores RNA-seq, as heterozigosidades observada e esperada (HO e HE) variaram de 0,09 a 0,73, e 0,09 a 0,85, respectivamente. Do conjunto WGS, HO e HE variaram de 0,33 a 0,95, e 0,28 a 0,92, respectivamente. Posteriormente, alguns microssatélites foram testados em três famílias de C. macropomum para buscar associações com características de resistência à bactéria e crescimento. Para o estudo de resistência, três famílias (n = 120), foram submetidas ao desafio bacteriano com Aeromonas hydrophila. Os dados do desafio apresentaram diferenças significativas nos tempos de morte e taxa de mortalidade entre as famílias. O crescimento foi... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Tambaqui (Colossoma macropomum), is a fish species of the Amazon and Orinoco rivers, with favorable traits to the production system and market acceptance. However, there are few genetic studies with this species, especially genetic improvement. For the construction of a genetic map of this species, the development of a high number of molecular markers is necessary. Thus, this study aimed to characterize gene-associated and neutral (non-gene) microsatellites obtained by Next Generation Sequencing (RNA-seq and Whole Genome Shotgun - WGS, respectively), to be available in association studies with Quantitative Trait Loci (QTLs) and construction of a genetic map. Overall, the evaluation of 200 markers (100 of each set) resulted in 45 polymorphic loci. In the RNA-seq data, the observed and expected heterozygosity (Ho and He) ranged from 0.09 to 0.73, and 0.09 to 0.85, respectively. In the WGS data, Ho and He ranged from 0.33 to 0.95, and 0.28 to 0.92, respectively. Subsequently, some microsatellites were tested in three families of C. macropomum to seek associations with bacterial resistance and growth characteristics. For the resistance study, three families (n = 120) were submitted to the bacterial challenge with Aeromonas hydrophila. The challenge data presented significant differences in time of death and mortality rate among the families. Growth was evaluated by morphometric measures and weight, and all the characteristics were significantly correlated (p < 0.01). Microsatelli... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Maria Inês Tiraboschi Ferro / Coorientador: Daniel Guariz Pinheiro / Coorientador: Flávia Maria de Souza Carvalho / Banca: Poliana Fernanda Giachetto / Banca: Michael dos Santos Brito / Resumo: No Brasil, a cultura da cana-de-açúcar tem se expandido para regiões com prolongados períodos de deficiência hídrica, o que vem limitando a produção sucroenergética. Neste estudo, os perfis de expressão gênica de duas cultivares de cana-de-açúcar (Saccharum spp.), uma tolerante e outra sensível ao estresse hídrico, foram avaliados através da tecnologia de RNA-Seq. A montagem de novo do transcriptoma de folhas foi realizada visando identificar e analisar os genes diferencialmente expressos entre as cultivares, envolvidos com a resposta molecular durante períodos de estresse hídrico. Para isso, as duas cultivares foram plantadas em casa de vegetação e aos 60 dias após o plantio foram submetidas a três controlados potenciais hídricos do solo (controle, déficit hídrico moderado e déficit hídrico severo) e avaliadas aos 30, 60 e 90 dias após a aplicação dos tratamentos. A partir do método RNA-Seq, foram geradas mais de um bilhão de sequências, as quais permitiram obter um total de 177.509 e 185.153 sequências de transcritos, para as cultivares tolerante e sensível, respectivamente. O conjunto de transcritos expressos foram montados com o auxílio do programa Trinity. Estes transcritos foram alinhados com sequências de Sorghum bicolor, Miscanthus giganteus, Arabidopsis thaliana bem como sequências de cana-de-açúcar disponíveis em bancos públicos. Esta análise permitiu identificar o conjunto de genes de cana-de-açúcar compartilhados com outras espécies, bem como levou à identificação de novos transcritos ainda não catalogados. Os transcritos foram anotados e categorizados através dos termos do Gene Ontology (GO) em três categorias: componente celular, função molecular e processos biológicos para as duas cultivares. Os termos "regulador de enzima" e "regulador de transcrição" que se encontram dentro da categoria função molecular estão em evidência dentro dos termos associados aos... / Abstract: In Brazil, the sugarcane culture has expanded to areas with prolonged drought seasons, which is constraining sugarcane production. In this study, the gene expression profiles of two sugarcane cultivars (Saccharum spp.), one tolerant and other sensitive to water stress, were assessed by the RNA-Seq technology. The de novo assembly of leaves transcriptome was held aiming to identify and to analyze differentially expressed genes between the cultivars involved with molecular response during water stress periods. In order to accomplish this, the two cultivars were planted in a greenhouse and 60 days after planting them, they were submitted to three potential controlled water soil (control, moderate drought and severe water deficit) and evaluated at 30, 60 and 90 days after treatments application. Using the RNA-Seq method were generated over a billion sequences, which allowed to obtain a total of 177,509 and 185,153 transcripts sequences for the tolerant and sensitive cultivars, respectively. The set of expressed transcripts were assembled using the Trinity program. These transcripts were aligned with Sorghum bicolor, Miscanthus giganteus, Arabidopsis thaliana sequences and sugarcane sequences available in public databases. This analysis allowed the identification of the set of sugarcane genes shared with other species, as well as led to the identification of novel transcripts not cataloged yet. The transcripts were annotated and categorized by the terms of the Gene Ontology (GO) into three categories: cellular component, molecular function and biological process for the two cultivars. The terms "enzyme regulator" and "transcription regulator" that lie within the molecular function category are highlighted within the terms associated with the differentially expressed genes between the contrasting cultivars, suggesting the importance of gene regulation for the studied cultivars. This study found different molecular patterns of the involved ... / Mestre

Orientador: Maria Inês Tiraboschi Ferro / Coorientador: Helen Alves Penha / Banca: José Belasque Júnior / Banca: Daniel Guariz Pinheiro / A Xanthomonas citri subsp. citri (Xac) é a bactéria causadora da doença cancro cítrico. A doença atinge todas as variedades comerciais de citros e, o entendimento da relação fitopatogênica permitirá conhecer formas mais eficientes de controle da bactéria. Com o sequenciamento e análise do genoma e transcriptoma da Xac, foram identificadas ORFs que, provavelmente, estão envolvidas em processos de ataque e colonização da bactéria. Para iniciar a caracterização de uma destas ORFs foram utilizadas, neste estudo, as estratégias de mutação sítio-dirigida de PCR por sobreposição e extensão e modelagem molecular. A ORF XAC0239, é predita como proteína de membrana plasmática, e por homologia, possivelmente, pode fazer parte de uma proteína transportadora de zinco, além disso, há indícios de que é regulada por um fator sigma. A mutação teve efeito negativo sobre a ação de celulases e motilidade swimming e efeito positivo sobre a formação de biofilme e a multiplicação bacteriana in vivo. Aqui é sugerido que na falta desta proteína, houve pouca absorção de zinco, necessário para a formação de biofilme e consequentemente, para a patogenicidade. Além disso, sugestiona-se que, como subterfúgio, a bactéria superexpressou genes para produção e/ou ação de celulases, tentando atacar o hospedeiro de forma alternativa. / Xanthomonas citri subsp. citri (Xac) causes the citrus canker disease. The disease reaches all commercial varieties of citrus and, the understanding of the phytopathogenic relationship allow knowing the ways of control of bacteria. With sequencing of the Xac genome and the realization of a transcriptome, ORFs have been identified that are probably involved in bacterial attack and colonization processes. To initiate the characterization of one of these ORFs, in this study, the strategies of site-directed mutagenesis by overlap extension PCR and molecular modeling were used. The ORF XAC0239 is predicted as plasma membrane protein, and by homology may possibly be part of a zinc transporter protein, moreover, there are indications that it is regulated by a sigma factor. The mutation had a negative effect at the cellulases action and swimming motility and a positive effect on biofilm formation and in vivo multiplication. Here it is suggested that in the absence of this protein, there was little absorption of zinc, necessary for biofilm formation and consequently for pathogenicity. In addition, it is suggested that, as a subterfuge, the bacteria overexpressed genes for production and / or cellulases action, trying to attack the host on alternative way. / Mestre

Orientador: Iveraldo dos Santos Dutra / Coorientador: Elerson Gaetti-Jardim Júnior / Banca: Vera Cláudia Magalhães Curci / Banca: Rita de Cássia Campebell Machado Botteon / Banca: Samir Issa Samara / Banca: Luís Antonio Mathias / Resumo: A periodontite bovina é um processo infeccioso purulento e progressivo associado com a presença de biofilme subgengival anaeróbio. De caráter sazonal e associada ao manejo do solo e à dieta, a doença tem variações na sua apresentação clínica, que inclui desde uma forma agressiva até manifestações crônicas. Os prejuízos econômicos são significativos e decorrem das dificuldades na preensão, mastigação e ruminação. O presente estudo teve como objetivo geral caracterizar a periodontite bovina e identificar por métodos moleculares os micro-organismos associados às lesões periodontais. Na avaliação da microbiota da bolsa periodontal (n=26) e do sulco subgengival (n=25) de bovinos, pela reação em cadeia da polimerase (PCR) e com o emprego de 35 iniciadores de espécies de patógenos potenciais, pôde-se associar a ocorrência de Actinobacillus naeslundii, Enterococcus faecium, Porphyromonas asaccharolytica, Porphyromonas endodontalis, Prevotella buccae, Prevotella intermedia, Prevotella melaninogenica, Prevotella nigrescens, Prevotella oralis, Treponema denticola e Treponema pectinovorum com a periodontite bovina. Em estudo complementar realizado na Escócia para verificar a ocorrência de lesões periodontais em animais abatidos, foram examinadas 200 arcadas dentárias, das quais 24 (12%) apresentaram lesões periodontais nos dentes incisivos ou mastigatórios. Este estudo inédito revela que a periodontite não é incomum em bovinos abatidos no oeste da Escócia e é claramente um problema san... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Bovine periodontitis is a progressive purulent infectious process associated with the presence of strict anaerobic subgingival biofilm. Seasonal and associated to soil and dietary management, the disease has variations in its clinical presentation, which includes since an aggressive form until chronic manifestations. The economic losses are significant and result from difficulties in gripping, chewing and rumination. The present study aimed to identify and characterize bovine periodontitis and identify the microorganisms associated with periodontal lesions by molecular methods. In the evaluation of the microbiota of the periodontal pocket (n=26) and gingival sulcus (n=25) of cattle, by polymerase chain reaction (PCR) and with the use of 35 primers of species of potential pathogens, it can be associate the occurrence of Actinobacillus naeslundii, Enterococcus faecium, Porphyromonas asaccharolytica, Porphyromonas endodontalis, Prevotella buccae, Prevotella intermedia, Prevotella melaninogenica, Prevotella nigrescens, Prevotella oralis, Treponema denticola and Treponema pectinovorum with bovine periodontitis. In a study carried out in Scotland to verify the occurrence of periodontal lesions in slaughtered animals, 200 dental arches were examined, of which 24 (12%) presented periodontal lesions in the incisors or masticatory teeth. This unpublished study reveals that periodontitis is not uncommon in cattle slaughtered in West of Scotland and is clearly a neglected health problem in animal production and welfare. At the opportunity, the risk factors associated with the disease were evaluated in a universe of 250 slaughtered animals, of which 35 had periodontal lesions and 40 were periodontally healthy. By the logistic regression analysis was evaluated the association between the independent variables, sex, age and race with periodontitis. The age (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Marilia de Freitas Calmon / Coorientador: Paula Rahal / Coorientador: Caroline Measso do Bonfim / Banca: Carolina Colombelli Pacca / Banca: Ricardo Barros Mariutti / Resumo: Condiloma acuminado (CA) ou verrugas genitais são lesões proliferativas benignas epidérmicas ou mucosas. O condiloma é causado pela infecção pelo papilomavírus humano (HPV), principalmente os tipos de baixo-risco 6 e 11, mas também pode ocorrer coinfecção com os HPVs de alto-risco. As variantes dos HPVs são definidas como sequências virais que compartilham identidade na sequência nucleotídica do gene L1 maior que 98%. Baseado nesse critério, linhagens de variantes de HPV6 e 11 têm sido estudadas e ainda há uma tentativa de correlacionar essas variações genéticas com os resultados clínicos diferenciais da infecção. Dessa forma, o objetivo do estudo foi detectar as variantes e alterações nucleotídicas presentes em E6 do HPV dos tipos 6 e 11 presentes em amostras de condiloma acuminado, correlacionar a presença de HPV com os dados clínico-patológicos das pacientes e determinar as relações filogenéticas das variantes encontradas com variantes de outras partes do mundo. A região E6 de 32 amostras de condiloma acuminado foi sequenciada, sendo dessas 25 positivas para HPV6 e sete para HPV11. Entre as amostras HPV6, 12 foram identificadas como a variante HPV6a, apresentando a mutação nucleotídica G474A, sendo uma delas também apresentando a mutação T369G no genoma. As 13 pacientes restantes foram positivas para a variante HPV6vc, não apresentando alterações nucleotídicas. Na análise das amostras HPV11, observou-se que todas as pacientes mostraram as mutações T137C e C380T. Além disso... / Abstract: Condyloma acuminatum (CA) or genital warts are benign proliferative lesions that can be epidermal or mucous. Condyloma is caused by infection with human papillomavirus (HPV), mainly the low-risk types 6 and 11, but can also occur coinfection with high-risk HPVs. Human papillomaviruses have the capacity to infect the skin, oral and genital mucosa, and induce benign or malignant proliferative lesions. The variants of HPVs are defined as viral sequences that share identity in the nucleotide sequence of the L1 gene greater than 98%. Based on this criterion, HPV6 and 11 variants lineages have been studied and there is still an attempt to correlate these genetic variants with different clinical findings of infection. In this way, the aim of this study was to detect variants and nucleotide alterations presents in E6 region of HPV types 6 and 11 detected in condyloma acuminatum samples, to correlate the HPV presence with the clinical-pathological data of the patients and to determine phylogenetic relations of variants found with variants of others places of the world. The E6 region of 32 samples of condyloma were sequenced, being 25 positive to HPV6 and seven diagnosed HPV11. Twelve samples were identified as the HPV6a variant, and presented the mutation G474A, and one of these also showed the mutation T369G. The others 13 patients were positive to HPV6vc without nucleotide alterations. In the analysis of the seven HPV11 samples, it was observed that all patients showed the mutations ... / Mestre

Orientador: Paola Castro Moraes / Coorientador: Andressa de Souza-Pollo / Banca: Alessandra Aparecida Medeiros-Ronchi / Banca: Janete Apparecida Desidério / Banca: José Geraldo Meirelles Palma Isola / Banca: Annelise Carla Camplesi dos Santos / Resumo: Lesões na pele podem resultar em feridas que, dependendo do tempo de reparação tissular podem ser classificadas como agudas ou crônicas, sendo crônicas aquelas que não apresentaram cicatrização dentro do período de quatro semanas. A ferida é contaminada por diferentes espécies bacterianas, sendo o sistema imunológico da pele o responsável por impedir que tais contaminações evoluam para infecções. No entanto, muitas vezes o quadro infeccioso é instalado, havendo necessidade de tratamento com antimicrobianos. Tendo em vista que o mau uso de antimicrobianos provoca resistência a multidrogas em estirpes bacterianas potencialmente patogênicas, este trabalho teve como objetivo identificar as bactérias prevalentes em feridas agudas e crônicas de cães por meio de sequenciamento da região 16S rRNA e testar a sensibilidade dos isolados a diferentes antimicrobianos. Para tanto, foram amostradas 20 feridas, sendo cada uma de um cão atendido no Hospital Veterinário da UNESP, Câmpus de Jaboticabal. De cada ferida foram obtidos dez isolados, os quais foram selecionados para o sequenciamento de DNA por meio de comparação entre os perfis genéticos obtidos pelo emprego de marcador molecular randômico. Foram sequenciados 74 isolados identificados como pertencentes a oito gêneros de bactérias gram-negativas, Proteus mirabilis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter spp., Acinetobacter baumannii, Klebsiella spp., Kluyvera georgiana e Providencia stuartii, e três de gram-positivas,... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Skin lesions can result in cutaneous wounds that may be classified as acute or chronic depending on the period of time spent in tissue repairment. Wounds that have not healed within four weeks are generally classified as chronic. The wound is contaminated by different bacterial species and the immune system of the skin is responsible for preventing infections. Nonetheless, the infectious process is often developed and antimicrobial treatment become necessary. Considering that the misuse of antimicrobials provokes multidrug resistance in potentially pathogenic bacterial strains, this work aimed to identify prevalent bacteria in acute and chronic wounds of dogs by 16S rRNA sequencing and to test the sensitivity of the isolates to different antimicrobials. For that, 20 wounds were sampled, each one from a dog admitted at the Veterinary Hospital of UNESP, Jaboticabal, São Paulo, Brazil. From each wound ten isolates were obtained, which were selected for DNA sequencing through genetic profiles comparison by applying a random molecular marker. Seventy-five isolates were identified as belonging to eight Gram-negative bacteria genera, Proteus mirabilis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter spp., Acinetobacter baumannii, Klebsiella spp., Kluyvera georgiana and Providencia stuartii, and to three gram-positive bacteria genera, Enterococcus sp., Staphylococcus spp. and Bacillus spp. Cases of dogs with acute or chronic wounds associated to more than one bacterial genus w... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Vitor B. Pereira Leite / Banca: Claudia Marcia Aparecida Carareto / Banca: Francisco Pereira Lobo / Resumo: Estamos vivendo uma época onde os avanços das áreas ligadas a biologia são rotineiros, nos levando cada vez mais a nos habituar a experimentos com um grande número de variáveis. A tecnologia de sequenciamento de RNA (RNA-Seq) e parte deste quadro e as abordagens computacionais aplicadas neste âmbito não estão totalmente estabelecidas e necessitam de análises mais detalhadas. A partir da tabela de contagens, que sumariza cada biblioteca em uma condição experimental, propõe-se a utilização de um método variacional chamado de Suvrel, baseado na minimização de uma função custo que penaliza grandes distâncias entre elementos de mesma classe e favorece pequenas distâncias entre elementos de classes diferentes, para inferência de expressão diferencial. A aplicação do método foi realizada em uma tabela de contagens produzida após o sequenciamento, alinhamento e sumarização de 5 replicatas técnicas de RNA de referência humano juntamente com a mistura ERCC 1 e 5 replicatas técnicas de RNA de referência do cérebro humano juntamente com a mistura ERCC 2. Utilizando curvas ROC produzidas com os dados do projeto do MAQC-II, definindo os transcritos analisados pelo projeto com log2 do fold-change maior que um limiar que varia de 0,5 a 2,0 como os verdadeiros positivos e os restantes como verdadeiros negativos, é possível concluir que o método Suvrel tem maiores valores abaixo das curvas ROC na maior parte dos limiares. Utilizando curvas ROC produzidas com os dados do ERCC, geradas utilizando o logs das mudanças das proporções predefinidas das misturas ERCC 1 e 2 de 92 oligonucleotídios, é possível concluir que o método Suvrel tem a maior area abaixo da curva ROC. Embora as áreas abaixo das curvas ROC sejam comparáveis as de outros pacotes (como por exemplo o edgeR), e importante ressaltar que elas foram produzidas usando um método que não faz nenhum tipo de suposição quanto a distribuição associada aos... / Abstract: We are living in a time where advances in areas related to biology are routine, taking us to accustom to experiments with large number of variables. The RNA sequencing technology (RNA-Seq) is part of this framework and computational approaches applied in this context are not fully established and require more detailed analysis. Generally, in a experiment of analysis of di erential expression, total RNA samples or messengers (mRNA) is extracted, puri ed, fragmented, sequenced, mapped, and nally counted, generating an count table that relates how many reads was aligned to a given gene in a experimental condition. From this stage, it is proposed to use a variational method, called Suvrel (Supervised Variational Relevance), based on the minimization of a cost function that penalizes large distances between the same class of elements and favors small distances between di erent classes of elements to make the inference of relevance of each gene. The application of the method was performed on count table produced after of sequencing, alignment and summarization of 5 technical replicates containing Strategene Universal Human Reference RNA (UHRR) (part of Sequencing Quality Control Consortium, SEQC) together with ERCC 1 mix, and 5 technical replicates containing Ambion's Human Brain Reference RNA (HBRR) (part of SEQC also) together with the ERCC 2 mix. Using the ROC (Receiver Operating characteristic) curves generating from data of MAC-II project, setting the transcripts with log of fold-change greater than a cuto (from 0.5 to 2.0) as true positive and the others as true negative, the curves 6.2 and 6.4 were generated. From these graphs it is possible to conclude that the Suvrel method has higher AUCs in most of cuto s. It is appropriate to note that conclusions were obtained using a method that does not make any assumption about the distribution associated with the reads, using a simple normalization (divide the counts of a gene by its standard ... / Mestre

Orientador: José Luiz Rybarczyk Filho / Coorientador: Ney Lemke / Banca: Manuela Leal da Silva / Banca: Laurita dos Santos / Resumo: Comunidades microbianas desempenham papéis cruciais em todos ecosistemas da Terra, uma vez que metabolizam compostos essenciais. Essa característica torna importantes alvos de pesquisas em diversas áreas como médica, ambiental, alimentícia e biotecnológica. Entretanto, somente 1% de todas espécies de micro-organismos conhecidos podem ser cultivadas in vitro, dificultando o estudo de suas funções e de sua classificação taxonômica. Com o surgimento de novas tecnologias de sequenciamento, o genoma inteiro de micro-organismos de um habitat pode ser experimentalmente extraído, mas em pequenos fragmentos (¡1500 pb), tornando o processamento dos dados um grande desafio. As ferramentas de análise de metagenômica mais utilizadas classificam as sequências por homologia. Entretanto, o tempo computacional aumenta exponencialmente conforme o tamanho dos fragmentos diminuem. Isso mostra uma necessidade evidente de métodos alternativos que possam analisar dados de metagenômica de maneira rápida e precisa. Esse estudo propõe um novo método de identificação de sequências de bactérias que analisa esses dados. Os genomas de 2164 linhagens de bactérias foram obtidos pelo GenBank e fragmentados em grupos de teste e controle. Cada grupo foi aleatóriamente fragmentado em sequências de 64, 128, 256, 512, 1024, 2048 e 4096 pares de base. As medidas de organização de sequências aplicadas nos fragmentos foram: conteúdo GC, abundância de dinucleotídeos e entropias de dipletes, tripletes e tetrapletes. Foram calculados a média e o desvio padrão dos valores das sequências controle para cada espécie, gênero e família de bactéria. Foram feitas combinações de medidas para classificar as sequências em famílias, gêneros e espécies. A performance da metodologia foi determinada por medidas de sensibilidade, especificidade, precição e média harmônica para conjuntos de... / Abstract: Microbial communities play a crucial role in all ecosystems on Earth since they metabolize essential compounds. Given this relevant role they are investigated in Medicine, Biotechnology, Ecology, Food Sciences among other fields. However, only 1% of all known micro-organisms species can be cultivated in vitro. The unravelling of their functions and taxonomic classification demands the development of new approaches. With the advent of new sequencing strategies, the entire genome of microrganisms on a given habitat can be experimentally extracted, but the fragments obtained are small (<1500 bps), and the data processing remains a huge challenge. The most used metagenomic analysis tools classify the sequences by homology. However, the computational time grows exponentially as the read length decreases. There is an evident need for alternative methods that can analyze metagenomic data quickly and accurately. This study proposes a new bacteria sequences identification method to be used in metagenomic data. The genomes of 2164 bacterial strains were obtained from the GenBank and distributed into test and control sets. Each group was randomly fragmented into sequences of 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, and 4096 base pair. The sequences organization measures applied in the reads were: GC content, dinucleotide abundance and diplets, triplets and tetraplets entropy. The average and standard deviation of the control sequences values of each species, genus and families of bacteria were calculated. Combinations of genomic signatures and entropy were performed allowing classifying bacteria sequences into family, genus and species. The performance of the proposed methodology was determined by measuring sensitivity, specificity, accuracy and harmonic mean for the test set. The results indicated that the GC content presented the best performance among the signatures investigated. We also considered combinations of features, the combination considering GC ... / Mestre

Orientador: Ney Lemke / Banca: Paulo Eduardo Martins Ribolla / Banca: Antônio Sérgio Kimus Braz / Resumo: Transcrição é o processo catalizado por um complexo enzimático, RNA polimerase (RNAP), responsável pela síntese de RNA mensageiro a partir de uma sequência de DNA. Diferentes estudos experimentais foram realizados para investigar esse processo, como técnicas bioquímicas, de pinça ótica ou magnética, microscopia de força atômica e fluorescência de molécula única. Com os estudos bioquímicos, por exemplo, sabe-se que várias RNAPs podem transcrever uma sequência simultaneamente. O número de diferentes moléculas depende da necessidade da célula, número de RNAP livres, regeneração do promotor e fatores de transcrição. Um dos sistemas mais investigados para o estudo desse processo é a síntese dos genes ribossomais em Escherichia coli. Os genes ribossomais são fundamentais na fisiologia dos organismos, são expressos abundantemente e existem evidências da aceleração da transcrição devido ao comportamento colaborativo entre as RNAPs. Neste trabalho, propomos simular a transcrição múltipla dos genes ribossomais em E. coli com o modelo estocástico e dependente de sequências desenvolvido em nosso laboratório. As reações químicas foram simuladas utilizando o algoritmo de Gillespie. Essa metodologia apresenta uma boa relação entre custo computacional e realismo biológico e inclui alguns parâmetros não utilizados em estudos teóricos prévios. O modelo considera o alongamento em back e forward tracking, identificando os sítios de pausas e colisões entre RNAPs, determinando o tempo de permanência e predizendo a ocorrência de transcrição abortiva ou a aceleração da transcrição devido ao fenômeno colaborativo entre múltiplas RNAPs. A sequência do operon ribossomal rrnB da E. coli foi simulada variando o número de RNAP (R), a força de interação entre RNAPs (F) e a concentração de nucleosídeo trifosfato ([NTP]). Nossos resultados mostraram-se promissores quando utilizamos uma... / Abstract: The process that produces messenger RNAs from DNA sequences is called transcription, and these reactions are catalyzed by the RNA polimerase enzyme. Many different experimental techniques have been applied to investigate this process including biochemical techniques, optical and magnetic tweezers, atomic force microscopy and single molecule florescence. These biochemical process studies showed that many RNAP molecules operate simultaneously on a single DNA strand. The number of different molecules depends on cellular demands, concentration of free RNAPs, promoter strength and the presence of transcription factors. Escherichia coli ribosomal genes are a popular experimental model to investigate the transcription process. These genes are essential to cell physiology, and they are strongly expressed. There are evidences that some cellular mechanisms collaborate to accelerate their transcription. In this work we investigate the RNAP collaborative transcription in E. coli ribosomal genes using a stochastic and sequence dependent model proposed by our group. The chemical reactions were simulated using a model based on the Gillespie algorithm. This methodology is a good compromise between computational cost and biological realism and includes some ingredients that were missing in previous theoretical studies. The model considers back and forward tracking elongation and it identifies pauses by determining the dwell time on specific sites. The model also predicts abortive transcription and transcription acceleration due to collaborative RNAP interaction. The E. coli rrnB ribosomal operon sequence was simulated by varying (i) the number of RNAP (R) on the DNA strand, (ii) the interaction force between two colliding RNAPs (F) and (iii) the concentration of nucleoside triphosphate ([NTP]). Our results are promising for F =15 pN, R = 50 and [NTP] ... / Mestre